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PLC软元件在电气系统可靠性设计中的应用 


2002-10-29    点击次数:780

 

 

1、引言

 

  随着机电一体化技术的发展,对系统的可靠性要求愈来愈高,PLC具有控制可靠、体积小、功能强、速度快、组态灵活和可扩展性的特点而得到了广泛的应用,电气系统的可靠性也大大提高了。此时,影响电气系统可靠性的主要因素是与PLC接口的输入输出部分,我们在卧式锺床改造中采用PLC的软元件,合理设计了控制程序,提高了系统的可靠性。

 

2、影响PLC电气系统可靠性的主要因素

 

  PLC控制系统可简单划分为三部分:发讯元件(输入部分)、记忆网络(程序部分)和电气执行元件(输出部分)。对于用继电器控制的系统,影响系统可靠性的主要因素是中间继电器组成的记忆网络。对于PLC控制系统,高可靠性的PLC取代了中间继电器组成的记忆网络,克服了机械动作式中间继电器可靠性不高的固有毛病,使系统可靠性大为提高。此时,与PLC自身的安全性与PLC输入、输出连接的"发讯元件"和"电气执行元件"的可靠性,己变成影响整个电气系统可靠性的主要因素。提高"发讯元件"和"电气执行元件"可靠性的同时,也就提高了PLC的安全性,通常有两种方法:一种是选用高质量的元器件;另一种是对这些故障率较高的元器件进行状态检测和故障诊断,但都受硬件条件和经济条件的影响而限制了应用范用。
  PLC具有丰富的软元件(如内部计时器、计数器、辅助继电器等),因此可以利用它来设计一些程序,屏蔽输入元件的误信号,防止输出元件的误动作。最实用的方法有(l)采用软硬件互锁设计,防止误发讯和误动作;(2)在输入输出端提高配线的可靠性,提高PLC的安全性。本文以卧式锥床改造为例,介绍用PLC软元件提高系统可靠性的设计方法。

 

3、用PLC软元件设计来改造卧式结床,提高系统可靠性

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3.1卧式锺床工作原理简介   根据原有的继电器电路图来设计梯形图,这种方法没有改变系统的外部特性,但却克服了机械动作式中间继电器可靠性不高的毛病,对于操作人员来说,除了控制系统的可靠性提高之外,改造前后的系统没有什么区别,他们不用改变长期形成的操作习惯。这种设计方法一般不需要改动控制面版和它上面的器件,因此可以减少硬件改造的费用和工作量。

 

  图l是卧式锤床继电器控制电路图,图2和图3是实现相同功能的PLC控制系统的外部接线图和梯形图。卧式锺床的主轴电机是双速异步电动机,中间继电器ZC和FC控制主轴电机的起动和停止,接触器ZC和FC控制主轴电机的正反转,接触器lDSC、2DSC和时间继电器SJ控制主轴电机的变速,接触器DC用来短接串在定子回路的制动电阻。lJPK、2JPK和1ZPK、2ZPK是变速操纵盘上的限位开关,IHKK、2HKK是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关。

 

  3.2用PLC软硬件互锁设计ET造卧式锺床,提高系统可靠性
  在控制主轴电机正反转的继电器电路中,为了防止控制正反转的两个接触器(如图l中ZC与FC)同时动作造成三相电源短路,设置了联锁电路,即将某二接触器的常闭触点与另一个接触器的线圈相串联。在梯形图中也设置了相应的联锁电路,但是梯形图中联锁电路只能保证PLC输出模块上两个对应的硬件继电器不同时动作。如果因主电路电流过大或接触器质量不好,某二接触器的主触头被断开主电路时产生的电弧熔焊,其线国断电后主触头仍然接通,这时如果另一接触器的线国通电,仍将会造成二相电源短路事故。
  为了防止出现这种情况,应在PLC外部设置联锁电路(见图1),假设接触器ZC主触点被电弧熔焊,这时与FC线国串联的ZC辅助常闭触点断开,因此FC的线国不可能得电。

 

  3.3用PLC辅助继电器简化电路,提高了电气系统的可靠性   图l中ZC、FC、lDSC、2DSC都要受TA、lZPK、lJPK、ZC和FC的触点并联电路的控制,为了简化电路,在梯形图中设置了上述并联电路控制的辅助继电器M202,它类似于继电器电路中的中间继电器。
  另外,还是提高PLC控制系统可靠性的方法,如:(l)输入输出端接有感性元件时,应在它们两端并联阻容电路,以控制电路断开时产生的电弧对PLC的影响,电阻可以取51~12OQ,电容可以取0.1~0.47μF,电容的额定电压应大于电源峰值电压。

 

  (2)PLC控制柜设在没有高压大电流强辐射的室内。

 

  (3)采用隔离变压器,由单回路双绞线供电。

 

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4、结论

 

  影响PLC控制系统可靠性的主要因素是与PLC接口的输入、输出部分的可靠性。在安装配线时考虑到对PLC的各种不利因素,同时在进行梯形图设计时充分利用PLC的软元件(如计时器、辅助继电器、定时器等)合理设计PLC输入、输出元件的状态监测程序,可屏蔽输入元件的误信号,防止输出元件的误动作,提高PLC控制电气系统的整机可靠性。
  用PLC提高系统可靠性的方法具有经济、实用等特点,已经在卧式镗床PLC控制系统中获得了成功应用,实现设备改造与生产过程自动化,提高劳动生产率,改善企业管理,提高了企业经济效益。

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